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 PDC牙輪鑽頭水馬力,切削件和動態穩定性的改進導致PDC鑽頭的機械鑽速和壽命大幅度增長.過去,PDC鑽頭只限於鑽軟到中硬地層,不能鑽研磨性地層.今天,大量的發明和技術突破使PDC鑽頭的鑽速更快,鑽井質量更好而且鑽井深度更深,其應用範圍也擴大到硬地層和研磨性地層.Verel 國際公司認為PDC牙輪鑽頭的具體進步如下:
　　1．材料
　　與牙輪鑽頭的不同之處是,PDC鑽頭沒有運動部件.PDC鑽頭的胎體可用鋼和碳化鎢兩種材料來製造.鋼體PDC牙輪鑽頭的主要缺點是抗沖蝕性能不如混合體鑽頭,鋼體鑽頭一般用於鑽軟到中等研磨性地層和鑽大井眼.
　　PDC鑽頭的技術進步:首先是採用了抗研磨性和抗衝擊性更好的人造金剛石材料,其次是聚晶金剛石薄片與碳化鎢圓片接觸面的幾何形狀也有了改進,PDC鑽頭的熱穩定極限也由原先的700oC提高到1150o.
　　2．切削機理
　　PDC牙輪鑽頭的破岩機理是剪切.鑽頭的剪切作用在破岩時起主要作用.在過去的30年中開發出了很多用於預測PDC鑽頭作用力的模式.目前在單牙輪鑽頭模式中通常考慮PDC鑽頭切削件的特性,以及岩石力學特性.
　　1．水力
　　噴嘴尺寸的互換性取決于多種因素,主要因素是鑽頭尺寸和推薦的水馬力設計.鑽頭的水馬力有兩種功能:首先是用鑽井液清潔切削件和防止鑽頭泥包,其次是通過鑽井液冷卻切削件並保持切削件的溫度低於700oC的臨界溫度.
　　3．基本結構
　　PDC牙輪鑽頭的結構取決于很多因素,如鑽進能力(鑽速),水馬力,導向能力和耐磨性等.鑽頭與地層作用的結構分為3部分:切削結構,主動保徑和被動保徑.PDC鑽頭的鑽進能力無疑是影響鑽井成本最重要的因素.PDC鑽頭切削件的特性,后耙角,切削件排布,切削件的數量和尺寸是影響鑽頭鑽進能力的主要參數.通常,減小切削件的后耙角可以提高鑽速,但切削件的抗衝擊能力下降.要根據所鑽地層和鑽井條件選擇切削件的數量和尺寸.
　　4．穩定性
　　PDC牙輪鑽頭的穩定性對鑽井效率來說是極其重要的因素.穩定性好的鑽頭可以提高鑽速,延長鑽頭壽命,提高井眼質量,而且可以減少對井下設備的損坏.抗渦旋和降摩擦保徑塊等技術的應用使PDC鑽頭更加穩定。